[科普中国]-随机存取设备

磁盘存储器

磁盘存储器(magnetic disk storage)是以磁盘为存储介质的存储器，相对于内存来说就是外部存储器。它是利用磁记录技术在涂有磁记录介质的旋转圆盘上进行数据存储的辅助存储器。磁盘存储器是一种应用广泛的直接存取存储器，具有存储容量大、数据传输率高、存储数据可长期保存等特点。在计算机系统中，常用于存放操作系统、程序和数据，是主存储器的扩充。与其他捕助存储器相比，磁盘存储器具行较大的存储存量和较快的数据传输速率。

磁盘存储器通常由磁盘、磁盘驱动器(磁盘机)和磁盘控制器构成，可分为硬盘和软盘两类。硬盘盘基用非磁性轻金属材料制成，软盘盘基用挠性塑料制成。现在已经不再使用软盘存储器了。1

按照盘片的安装方式，磁盘有固定和可互换（可装卸）两类。可互换的磁盘结构有下列几种：

单片盘片安装在塑料或金属扁盒内的部件称盘盒；几片盘片同轴连装在一起的部件称盘组；磁盘与磁头臂同装在一密闭容器内的部件称头盘组件。小型磁盘驱动器的盘片，直接安装在驱动器的主轴上，与驱动器结成一个整体。磁盘驱动器是驱动磁盘转动并在盘面进行写入读出动作的装置。盘组或盘盒装在驱动器上，以恒速旋转。磁头浮动在盘片表面,在磁盘控制器的控制下,经磁头的电磁转换在盘面磁层上按同心圆轨道写入、读出数据。磁盘驱动器分头臂固定型和头臂移动型两类；头臂移动型磁盘驱动器又有磁盘可换型和磁盘固定型两种。

温彻斯特磁盘存储器简称温盘。因采用温彻斯特技术而得名。温彻斯特技术主要包括：①密封的头盘组件。即将磁头、盘组和定位机构等密封在一个盘腔内，后来发展到连主轴电机等全部都装入盘腔，可进行整体更换。②采用小尺寸和小浮力的接触起停式浮动磁头。藉以得到超小的头盘间隙（亚微米级），以提高记录密度。③采用具有润滑性能的薄膜磁记录介质。④采用磁性流体密封技术。可防止尘埃、油、气侵入盘腔，从而保持盘腔的高度净化。⑤采用集成度高的前置放大器等。硬盘驱动器均采用了温彻斯特技术。它与可换式磁盘比，大幅度提高了记录密度，提高了磁盘机的可靠性，使其进一步小型化。

软磁盘存储器简称软盘，是一种封装在方形保护套内的、在软质基片上涂有氧化铁磁层的记录介质。软盘驱动器的磁头与盘面是在接触状态下工作，因而转速很低，其他工作原理与硬盘相类似。早期软盘盘径为8英寸(1英寸=2.54厘米），后来发展成5.25英寸，又广泛采用3.5英寸软盘。驱动器厚度也逐年减小。特别是薄型3.5英寸和5.25英寸软盘机发展很快，在微机和终端设备中得到了广泛应用。

固定头臂磁盘存储器或称每道一头型磁盘存储器。它不需要头臂定位机构，而是对应每个盘面安装尽可能多的头臂。为了减少平均等待时间，盘片的转速一般较高，例如每分钟6000转。固定头臂磁盘与磁鼓的性能特点相同，由于磁头的造价昂贵，应用范围很小。

光盘用激光束的作用在金属薄膜上实现信息存取的装置，是最近发展起来的电子计算机存储媒体.其存储信息的原理是：写入时，用强光束灼烧光盘记录媒体，使盘上烧出直径为1微米的小坑，用它代表所记录的二进制数码;读出时，用弱光束扫描记录媒体，以反射光的强弱来区别数码.光源采用激光组，它形成两条强度不等的光束，强光束作写入，弱光束作读出。

光盘有如下特点：记录密度高，容量大；光盘一般都是以微孔的形态将信息记录在金属薄膜上，因此信息可以长期保存；光盘采用经过聚焦的激光束写入和读出信息，物镜的出射面与光记录介质表面不接触，所以光盘对环境的要求不高。

按功能的不同，光盘可分为三种类型：

①只读型光盘 这种光盘的盘片出厂前由厂家预先用激光蚀刻上音频、视频数字信息，出厂后，用户只能读出盘上的内容，不能再往盘上写入信息。

②只写一次型光盘 又称写入后立即读出型光盘.它可以由用户写入信息，写入后可直接读出;不过只能写一次，写入后不能再修改(相当于半导体存储器中的PROM)，但是盘片上留有空白区，可把要修改或重写的数据追记在空白区内，也可将不需要的数据信息废除。

③可擦写型光盘 是在前两种光盘以后出现的，它利用磁光效应来存取信息，即采用特殊的磁性薄膜作记录介质，用激光束来记录、再现和擦除信息。2

U盘概述U盘，全称USB闪存盘，英文名“USB flash disk”。它是一种使用USB接口的无需物理驱动器的微型高容量移动存储产品，通过USB接口与电脑连接，实现即插即用。

U盘的称呼最早来源于朗科科技生产的一种新型存储设备，名曰“优盘”，使用USB接口进行连接。U盘连接到电脑的USB接口后，U盘的资料可与电脑交换。而之后生产的类似技术的设备由于朗科已进行专利注册，而不能再称之为“优盘”，而改称谐音的“U盘”。后来，U盘这个称呼因其简单易记而因而广为人知，是移动存储设备之一。现在市面上出现了许多支持多种端口的U盘，即三通U盘（USB电脑端口、iOS苹果接口、安卓接口）。

优缺点U盘较不容易让水或灰尘渗入（尤其是黑胶体U盘），也不怕被刮伤及发霉，而这些在旧式的携带式存储设备（例如光盘、软盘片）等是严重的问题。而U盘所使用的固态存储设计让它们能够较大程度抵抗无意间的外力撞击。这些优点使得U盘非常适合用来从某地把个人数据或是工作文件携带到另一地，例如从家中到办公室，或是一般来说需要携带到并访问个人数据的各种地点。由于USB在现今的个人电脑中几乎无所不在，因而到处都可以使用U盘。不过，小尺寸的U盘也让它们常常被放错地方、忘掉或丢失。

U盘虽然小，但相对来说却有较大的存储容量。目前市售U盘皆能够存储比一片CD（700MB）还多的数据，高级的可以存储比一片双面双层DVD（17GB）还多的数据。目前市售随身碟最大容量可高达1TB，读取速度超过250MB/s

U盘使用USB大量存储设备的类别，这表示大多数现代的操作系统都可以在不需要另外安装驱动程序的情况下读取及写入U盘。U盘在操作系统里面显示成区块式的逻辑单元，隐藏内部闪存所需的复杂细节。操作系统可以使用任何文件系统或是区块定址的方式。有些电脑也可以利用U盘来开机。

与其它的闪存设备相同，U盘在总读取与写入次数上也有限制。当U盘变旧时，写入的动作会更耗费时间。当我们用U盘来运行应用程序或操作系统时，便不能不考虑这点。有些程序开发者特别针对这个特性以及容量的限制，为U盘撰写了特别版本的操作系统（例如Linux）与软件。它们通常对使用空间做最优化，并且将暂存档存储在电脑的主存中，而不是U盘里。

许多U盘支持写入保护的机制。这种在外壳上的开关可以防止电脑写入或修改磁盘上的数据。写入保护可以防止电脑病毒文件写入U盘，以防止该病毒的传播。

U盘比起机械式的磁盘来说更能容忍外力的撞击，但仍然可能因为严重的物理损坏而故障或丢失数据。在组装电脑中，错误的USB连接端口接线也可能损坏U盘的电路。相对其他外设来说，U盘是比较容易出现故障的一类，所以应做好数据备份。